模拟并发 python 如何模拟并发

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mob64ca140b466e 2023-10-09 19:53:54

文章标签 模拟并发 python java windows ubuntu 控件 文章分类 Python 后端开发

三、实验内容
利用C语言或JAVA语言或C++语言（手段不限），模拟进程的并发执行的过程。要求：
一：要体现在单CPU环境下，对CPU的竞争；
二：要体现在无明确调度算法支撑下，进程调度运行的无序性；
三：是要充分体现推进过程的异步性；
四：是要充分体现并发执行进程的微观表现；
五：是要认真学习电子科技大学教师完成的关于CPU竞争的演示性实验。
四、实验原理（理论）
进程是系统进行资源分配和调度的基本单位，在计算机中可以通过调度来实现在一个时间段内并行执行，由于进程在并发执行过程中以不可预知的速度前进，导致不可再现性——异步性。模拟进程的并发执行，通过创建多个进程并赋予不同的优先级在实现对单CPU的竞争，根据图形化界面显示不同进程的执行状况。
五、实验涉及仪器设备和材料清单（或软件）
使用Java语言在eclipse平台进行程序编写，采用了诸多控件。

import java.awt.Container;
 import java.awt.Font;
 import java.awt.GridLayout;
 import java.awt.event.ActionEvent;
 import java.awt.event.ActionListener;
 import javax.swing.BorderFactory;
 import javax.swing.JButton;
 import javax.swing.JFrame;
 import javax.swing.JLabel;
 import javax.swing.JPanel;
 import javax.swing.JTextField;
 六、实验步骤及代码分析
 模拟进程的并发执行，并能够观测到各个进行的执行或者运行状况，并且可以对选定的进程选择执行或者暂停，那么我们就需要一个简易的图形化界面来展示模拟进程的运行过程。为了实现这个目标我们通过一下三个过程从下向上编写。
 原子部分——用于显示进程变化的量，类声明为：
 class Atom {
 public int x;
 public Atom(int x) {
 this.x=x;
 }
 public int getAtom() {
 return this.x;
 } 
 }
 用一个整数型变量作为内容，在JTextField textFiled中进行显示。
 中层容器框架部门——包含了label、button、textFiled等多种控件，重写JPanel
 class myJP extends JPanel {
 private JLabel label;//显示进程状态
 JButton button;//操作按钮用于功能切换对进程执行进行操控
 JTextField textFiled ;//文本框，显示进程执行内容
 public myJP() {//用于初始化控件位置、内容
 setLayout(null);
 setBorder(BorderFactory.createTitledBorder(“模拟进程”));
 textFiled=new JTextField(“指定内容+指定长度(只读状态)”,30);
 textFiled.setFont(new Font(“谐体”,Font.BOLD|Font.ITALIC,16));
 //设置文本的水平对齐方式
 textFiled.setHorizontalAlignment(JTextField.CENTER);
 textFiled.setBounds(30, 50, 200, 30);
 button=new JButton(“暂停”);
 button.setBounds(730, 50, 70, 35);
 label=new JLabel(“模拟进程正在执行”);
 label.setBounds(10, 10, 200, 50);
 /将三种控件都添加到当前轻量级容器中/
 add(label);
 add(textFiled);
 add(button);
 setVisible(true);
 /对按钮建立一个监听事件，监听按钮的名称是否发生变化来改变进程的执行状态/
 button.addActionListener(new ActionListener() {
 @Override
 public void actionPerformed(ActionEvent actionEvent) {//问题监听应该针对的是自己的上层
 if(button.getText()==“暂停”) {
 button.setText(“执行”);
 label.setText(“模拟进程已暂停”);
 }
 else {
 button.setText(“暂停”);
 label.setText(“模拟进程正在执行”);
 }
 }
 });
 }
 public void perform(String x)//用于修改文本空显示内容，在下层重写的继承类中将会被调用
 {
 textFiled.setText(x);
 }
 }
 上层使用类——通过继承Thread类来实现
 class myThread extends Thread {
 public Atom num;//原子类对象，作为当前进程中的数据
 public myJP myjp ;//当前进程的组件框架
 public myThread(Atom b,myJP myjp ) {
 this.num=b;
 this.myjp=myjp;
 }
 @Override//重写run(),每次数据累加一，并回调myjp的修改函数perform()
 public void run() {
 if(num.x<100) {
 num.x+=1;
 myjp.perform(String.valueOf(num.x));
 try {
 Thread.sleep(30);
 } catch (InterruptedException e) {
 e.printStackTrace();
 }
 }
 else {
 num.x=0;
 }
 }
 }
 由于单纯的JPanel无法显示存在，只能在JFrame上显示。
 class myJF extends JFrame{
 public static Atom atom=new Atom(0);
 public static myJP myjp1=new myJP();
 public static myJP myjp2=new myJP();
 public static myJP myjp3=new myJP();
 public myJF() {
 super(“模拟程序的并发执行”);
 setSize(850,500);
 setLocationRelativeTo(null);//把窗口位置设置到屏幕中心
 Container container=this.getContentPane();
 GridLayout gridLayout=new GridLayout(3,1);
 container.setLayout(gridLayout);
 container.add(myjp1);
 container.add(myjp2);
 container.add(myjp3);
 setVisible(true);
 }
 }
 现在对于程序的显示框架和功能已经设置完毕，那么最后需要我们解决的问题就是怎么模拟在单CPU情况下进程的一个资源竞争。思路如下：int i=0;
	int j=0;
	int[] array=new int[1000];
	for(i=0;i<1000;i++) {
	    j=(int)(Math.random()*10%3);
	    array[i]=j;
	}先随机生成1000个数（每一次都不一样满足进程执行过程中的异步性），在死循环while中对switch case结构中附加每一个进程的执行。
 while (true) {
 for(i=0;i<1000;i++) {
 switch (array[i]) {
 case 0:
 if(myth1.myjp.button.getText()“暂停”) {
 myth1.run();
 }
 else {
 myth1.yield();
 }
 break;
 case 1:
 if(myth2.myjp.button.getText()“暂停”) {
 myth2.run();
 }
 else {
 myth2.yield();
 }
 break;
 case 2:
 if(myth3.myjp.button.getText()==“暂停”) {
 myth3.run();
 }
 else {
 myth3.yield();
 }
 break;
 default: break;
 }
 }
 }

七、实验结果及分析
实验结果符合预期。最后附上完整源代码。

package myos;
import java.awt.Container;
import java.awt.Font;
import java.awt.GridLayout;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import javax.swing.BorderFactory;
import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JLabel;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JTextField;

public class myThreadProcess {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		myJF threadFrame=new myJF();
		threadFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);//框架关闭时退出程序
		myThread myth1=new myThread(threadFrame.atom,threadFrame.myjp1);
		myThread myth2=new myThread(threadFrame.atom,threadFrame.myjp2);
		myThread myth3=new myThread(threadFrame.atom,threadFrame.myjp3);
		int i=0;
		int j=0;
		int[] array=new int[1000];
		for(i=0;i<1000;i++) {
		    j=(int)(Math.random()*10%3);
		    array[i]=j;
		}
		/*先随机生成1000个数（每一次都不一样满足进程执行过程中的异步性），在死循环while中对switch case结构中附加每一个进程的执行。*/
		while (true) {
		    for(i=0;i<1000;i++) {
		        switch (array[i]) {
		            case 0:
		                if(myth1.myjp.button.getText()=="暂停") {
		                	myth1.run();
		                }
		                else {
		                	myth1.yield();
		                }
		                break;
		            case 1:
		                if(myth2.myjp.button.getText()=="暂停") {
		                	myth2.run();
		                }
		                else {
		                	myth2.yield();
		                }
		                break;
		            case 2:
		                if(myth3.myjp.button.getText()=="暂停") {
		                	myth3.run();
		                }
		                else {
		                	myth3.yield();
		                }
		                break;
		            default: break;
		        }
		    }
	}

}
	}
class myJF extends JFrame{
	public static Atom atom=new Atom(0);
public static myJP myjp1=new myJP();
public  static myJP myjp2=new myJP();
public static myJP myjp3=new myJP();
	public myJF() {
		super("模拟程序的并发执行");
	setSize(850,500);
	     setLocationRelativeTo(null);//把窗口位置设置到屏幕中心
	     Container container=this.getContentPane();
	        GridLayout gridLayout=new GridLayout(3,1);
	        container.setLayout(gridLayout);
	        container.add(myjp1);
	        container.add(myjp2);
	        container.add(myjp3);
	        setVisible(true);
	}
}
/*中层容器框架部门——包含了label、button、textFiled等多种控件，重写JPanel*/
class myJP extends JPanel {
	private JLabel label;//显示进程状态
	JButton button;//操作按钮用于功能切换对进程执行进行操控
	JTextField textFiled ;//文本框，显示进程执行内容
	public myJP() {//用于初始化控件位置、内容
		   setLayout(null);
	        setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("模拟进程"));
	        textFiled=new JTextField("指定内容+指定长度(只读状态)",30);
	        textFiled.setFont(new Font("谐体",Font.BOLD|Font.ITALIC,16));
	    	//设置文本的水平对齐方式
	        textFiled.setHorizontalAlignment(JTextField.CENTER);
	        textFiled.setBounds(30, 50, 200, 30);
	        button=new JButton("暂停");
	        button.setBounds(730, 50, 70, 35);
	        label=new JLabel("模拟进程正在执行");
	        label.setBounds(10, 10, 200, 50);
		        add(label);
		        add(textFiled);
		        add(button);
		        setVisible(true);
		        /*对按钮建立一个监听事件，监听按钮的名称是否发生变化来改变进程的执行状态*/
	     button.addActionListener(new ActionListener() {
            @Override
            public void actionPerformed(ActionEvent actionEvent) {//问题监听应该针对的是自己的上层
                if(button.getText()=="暂停") {
                    button.setText("执行");
                    label.setText("模拟进程已暂停");
                }
                else {
                	button.setText("暂停");
                	label.setText("模拟进程正在执行");
                }
            }
        });
	}
	public void perform(String x)//用于修改文本空显示内容，在下层重写的继承类中将会被调用
	{
		textFiled.setText(x);
	}
}
	class myThread extends Thread {
		 public Atom num;
		 public myJP myjp ;
		 //public myJP myjp =new myJP();
		    public myThread(Atom b,myJP myjp ) {
		        this.num=b;
		        this.myjp=myjp;
		    }
		    @Override
		    public void run() {
		        if(num.x<100) {
		        	num.x+=1;
		        	myjp.perform(String.valueOf(num.x));
		            try {
		                Thread.sleep(30);
		            } catch (InterruptedException e) {
		                e.printStackTrace();
		            }
		        }
		        else {
		        	num.x=0;
		        }
		    }
	}

/*原子部分——用于显示进程变化的量，类声明为：*/
class Atom {
	public int x;//用一个整数型变量作为内容，在JTextField textFiled中进行显示。
	public Atom(int x) {
	this.x=x;
	}
	public int getAtom() {
		return this.x;
}	
}

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